Des chercheurs de l'université Rice, dirigés par James Tour, ont mis au point une méthode révolutionnaire de recyclage des batteries lithium-ion, essentielle pour réduire l'impact environnemental à l'heure où l'utilisation des batteries, en particulier dans les véhicules électriques, explose. Leur procédé, utilisant le chauffage par effet Joule, permet de chauffer rapidement les déchets de batteries, de les séparer par magnétisme et de récupérer 98 % des métaux des batteries, préservant ainsi efficacement la valeur et la structure des matériaux en vue de leur réutilisation.
Les scientifiques ont développé une méthode révolutionnaire pour recycler les batteries lithium-ion en utilisant une technique de séparation magnétique qui purifie efficacement les matériaux des batteries, préservant ainsi leur intégrité structurelle et leur fonctionnalité.
Une équipe de recherche de l'Université Rice, dirigée par James Tour, professeur de chimie TT et WF Chao et professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie, s'attaque au défi environnemental du recyclage efficace des batteries lithium-ion alors que leur utilisation continue d'augmenter.
L'équipe a mis au point une nouvelle méthode pour extraire des matières actives purifiées à partir de déchets de batteries, comme détaillé dans la revue Nature Communications le 24 juillet. Leurs découvertes ont le potentiel de faciliter la séparation et le recyclage efficaces de matériaux de batterie précieux à un coût minime, contribuant ainsi à une production plus écologique de véhicules électriques (VE).
Des chercheurs de Rice, dirigés par James Tour, ont mis au point une méthode innovante de recyclage des batteries. Crédit : Jeff Fitlow/Rice University
« Avec l’augmentation de l’utilisation des batteries, en particulier dans les véhicules électriques, le besoin de développer des méthodes de recyclage durables est pressant », a déclaré Tour.
Les techniques de recyclage conventionnelles impliquent généralement la décomposition des matériaux des batteries en leurs formes élémentaires par le biais de processus thermiques ou chimiques à forte intensité énergétique, coûteux et ayant des impacts environnementaux importants.
Méthode de recyclage innovante utilisant les propriétés magnétiques
L’équipe a suggéré que les propriétés magnétiques pourraient faciliter la séparation et la purification des matériaux des batteries usagées.
Leur innovation repose sur une méthode appelée chauffage par effet Joule sans solvant (FJH). Cette technique mise au point par Tour consiste à faire passer un courant à travers un matériau moyennement résistif pour le chauffer rapidement et le transformer en d'autres substances.
Grâce à la technologie FJH, les chercheurs ont chauffé les déchets de batterie à 2 500 Kelvin en quelques secondes, créant ainsi des structures uniques avec des coques magnétiques et des structures centrales stables. La séparation magnétique a permis une purification efficace.
Au cours du processus, les cathodes de batterie à base de cobalt, généralement utilisées dans les véhicules électriques et associées à des coûts financiers, environnementaux et sociaux élevés, ont montré de manière inattendue un magnétisme dans les couches externes d'oxyde de cobalt spinelle, permettant une séparation facile.
L’approche des chercheurs a permis d’obtenir un rendement élevé de récupération du métal de la batterie, de 98 %, tout en maintenant la valeur de la structure de la batterie.
« Il est à noter que les impuretés métalliques ont été considérablement réduites après la séparation tout en préservant la structure et la fonctionnalité des matériaux », a déclaré Tour. « La structure globale des matériaux de batterie reste stable et est prête à être reconstituée en nouvelles cathodes. »
L'étude a été soutenue par l'Air Force Office of Scientific Research, l'US Army Corps of Engineers ERDC et la Rice Academy Fellowship.
